3.7. Обоснование способа и режимов бурения

Основные требования к организации и производству буровых работ - это безаварийная проводка ствола скважины, снижение себестоимости метра проходки и минимально возможное техногенное воздействие на окружающую природную среду, недра и подземные воды при обеспечении запланированных объемов бурения.

Проектные интервалы бурения:

- интервал 0-70 метров: бурение под направление диаметром 324 мм (бескерновое бурение сплошным забоем, используемое долото III393,7 М-ЦГВ-С51 типа М с наружным диаметром 393,7 мм);

- интервал 70-670 метров: бурение под кондуктор диаметром 245 мм (бескерновое бурение сплошным забоем, используемое долото 269,9 СТ-ГН-R07 типа С с наружным диаметром 269,9 мм);

- интервал 670-2397 метров: бурение под эксплуатационную колонну диаметром 140 мм (бескерновое бурение сплошным забоем, используемое долото 155,6 СЗ-ГАУ-R238 типа С, с наружным диаметром 155,6 мм);

- интервал 2397-2432 метров: колонковое бурение с отбором керна твердосплавной коронкой К155,6/67М (с наружным диаметром 155,6 мм), керноприемник УКР-122/67 (Тенгиз).

- интервал 2432-2567 метров: бескерновое бурение сплошным забоем долото 155,6 СЗ-ГАУ-R238 типа С (с наружным диаметром 155,6 мм);

В качестве породоразрушающего инструмента необходимо использовать шарошечные долота двух типов М и С, а также твердосплавная коронка К155,6/67М. Данные типы долот и коронок позволяют проходить имеющиеся в разрезе мягкие и средние породы I-IVкатегорий, а также твёрдые породыV-VIкатегорий по буримости.

Долото типа М: наружный диаметр 393,7 мм, наружный диаметр корпуса 390 мм, допустимая нагрузка составляет 470 кН, допустимая частота вращения 200 об/мин.

Долото типа С: наружный диаметр 244 мм, наружный диаметр корпуса 240 мм, допустимая нагрузка составляет 400 кН, допустимая частота вращения 150-180 об/мин.

Долото типа С: наружным диаметром 155,6 мм, наружный диаметр 152 мм, допустимая нагрузка 360 кН, допустимая частота вращения 160 об/мин [3].

Твердосплавная коронка К155,6/67М: наружный диаметр 155,6 мм, наружный диаметр корпуса 150 мм, число шламовых пазов-6; нагрузка на бурголовку составляет 2-12 т; допустимая частота вращения 60-120 об/мин; удельный расход жидкости на 1 см диаметра коронки составляет 12-16 л/мин.

В процессе отбора керна используется керноприемник УКР-122/67 (Тенгиз). Наружный диаметр корпуса – 122 мм; диаметр керна – 67 мм; количество секций – 2 шт; длина керноприемника – 6150 мм; масса – 400 кг [2].

Типы и параметры буровых растворов должны обеспечивать качественную проводку и устойчивость ствола скважины, а также в максимальной степени сохранять коллекторские свойства продуктивных пластов.

Пластовые давления на месторождении позволяют использовать буровые растворы с низкой плотностью. Рекомендуется использовать промывочные жидкости на глинистой основе.

Промывочные жидкости предназначены для выполнения следующих основных технологических функций:

- удаления бурового шлама с забоя при бурении и вынос его восходящим потоком по стволу скважины на поверхность;

- охлаждения породоразрушающего инструмента при бурении;

- сохранения и повышения устойчивости стенок скважины в горных породах, склонных к нарушению их сплошности;

- уменьшения трения элементов породоразрушающего инструмента и бурильной колонны о горную породу;

- удерживания во взвешенном состоянии частиц бурового шлама и утяжелителя при внезапном прекращении циркуляции по стволу скважины.

При бурении пород в интервале глубин от 0 до 670 м необходимо использовать силикатный глинистый раствор, так как породы в данном интервале низко- и среднеустойчивые (преимущественно глины). Основные свойства силикатного глинистого раствора: плотность ρ=1,08-1,20 г/см³; водоотдача В=6-10 см³/30мин, вязкость Т=20-30 с;pH=8-9. Состав: нормальный глинистый раствор + (1,5-5)% ингибитора жидкого стекла +(0.5-1)% стабилизатора карбоксиметилцеллюлозы (КЦМ) + (5-3)% понизителя вязкости жидкого углещелочного раствора (УЩР).

При бурении интервала от 670 до 2567 м применяется нормальный глинистый раствор. Основные свойства: плотность ρ=0,7-1,13 г/см³; В=20-30 см³/30мин; Т=16-20 с. Состав: 8-22% качественной глины + вода.

Исходя из разреза, представленного в данном проекте, целесообразно использовать роторный способ бурения шарошечными долотами [1].

Проектом предусмотрено использование ротора типа Р-700, со следующими техническими характеристиками: диаметр отверстия в столе ротора – 700 мм; допустимая статическая нагрузка на столе ротора – 500 кН; статический крутящий момент – 120 кН×м; частота вращения стола ротора не более 350 об/мин; масса составляет 7000 кг.

В геологоразведочном бурении по различным горным породам эффективность разрушения пород обусловлено, прежде всего, высокими частотами вращения и удельными осевыми нагрузками на породоразрушающий инструмент. Исходя из этого, целесообразно выбрать стальные бурильные трубы. Они имеют гладкую наружную поверхность, что позволяет максимально приблизить их наружный диаметр к диаметру скважины, то есть создать наиболее благоприятные условия для их работы на высоких частотах вращения и осевых нагрузках. Так же они обладают высокой прочностью, удобством и быстротой свинчивания замковых резьб.

В процессе бурения необходимо использовать бурильные трубы типа СБТ.

СТБ ПН-102×8,4: наружный диаметр трубы – 102 мм, толщина стенки 8,4 мм, наружный диаметр замка – 152,4, группа прочности – Д, масса 1 м трубы 23,59 кг. Максимально допустимая растягивающая нагрузка составляет 930 кН. Наибольший крутящий момент, при котором напряжение в теле трубы достигает предела текучести, составляет 23,15 кН×м. Жесткость трубы при изгибе равна 253,3 кН×м², при сдвиге жесткость составляет 277 кН×м².

Длина трубы составляет 12 м. Так как масса 1 м=23,59 кг, вычислим массу одной трубы m=23,59×12=283,1 кг. Использование труб данного размера необходимо на всю глубину скважины 2567 м. Вычислим количество необходимых труб: 2567 м/12 м = 214.

Масса бурильной колонны равна: 214×283,1 = 60583,4 кг = 605,83 кН.

Свеча свинчивается из 2 труб длиной 12 м, ее длина составит l_св=24 м.